МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Департамент кадров и учебных заведений

САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Вагоны»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине

«Энергохолодильные системы вагонов и их ремонт»

для студентов специальности 150800 – Вагоны

Составители: Б.Д. Фишбейн

Т.В. Лисевич

Самара 2003

УДК 629.4.048+629.463.125

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Энергохолодильные системы вагонов и их ремонт». – Самара:СамГАПС, 2003.–32 с.

Утверждено на заседании кафедры «Вагоны» __9__. __октября__. 2002 года. Протокол № 2.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии.

В методических указаниях изложен порядок выполнения курсовой работы по основным разделам.

Приведен справочный материал, необходимый при изучении систем кондиционирования воздуха пассажирских вагонов, выполнении теплотехнического расчета изотермических вагонов и при самостоятельном решении студентами вопросов ремонта холодильного и энергетического оборудования.

Предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения

Составители: Борис Давидович Фишбейн

Тамара Васильевна Лисевич

Рецензенты: Начальник производственно-технического отдела службы перевозок Куйбышевской железной дороги Бояринов А.Н.

Доцент кафедры «Физика и экологическая теплофизика» СамГАПС, кандидат технических наук Г.П. Токарев

Редактор: И.А. Шимина

Подписано в печать 15.01.03. Формат 60*84 1/16

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п.л 2

Тираж 500экз. Заказ № 4.

© Самарская государственная академия путей сообщения,2003

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 5

Аннотация 5

Исходные данные 5

ВВЕДЕНИЕ 7

1. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

ОГРАЖДЕНИЯ КУЗОВА ВАГОНА 7

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВАГОНА 8

   1. Теплотехнический расчет пассажирского вагона 8

2.1.1. Тепловой расчет 9

2.1.2. Расчет потребной холодопроизводительности

холодильной машины 11

2. Теплотехнический расчет рефрижераторного вагона 12

2.2.1. Тепловой расчет 12

2.2.2. Контрольный тепловой расчет на компьютере 15

2.2.3. Расчет потребной холодопроизводительности

холодильной машины 15

3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАБОЧЕГО

ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА НА ЭНТАЛЬПИЙНОЙ

ДИАГРАММЕ P-i ДЛЯ ХЛАДАГЕНТА 15

4. ВЫБОР СХЕМЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

И ОПИСАНИЕ ЕЕ РАБОТЫ 16

5. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

КОЭФФИЦИЕНТОВ КОМПРЕССОРА 16

6. РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ И ИХ ПОДБОР 17

7. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 18

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 18

ПРИЛОЖЕНИЯ: 19

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Варианты заданий для выполнения курсовой работы 19

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Варианты и темы индивидуальных заданий 21

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Температурный режим и вентилирование

скоропортящихся грузов при перевозке

в рефрижераторных вагонах 22

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Диаграмма i-d влажного воздуха 23

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Параметры установок кондиционирования

воздуха пассажирских вагонов 24

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Технические характеристики грузовых

вагонов РПС 25

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Технические характеристики компрессоров РПС 26

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Исходные данные для контрольного теплового

расчета вагона РПС на компьютере 27

ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Энтальпийная диаграмма P-i для хладона-12

(фреона) 28

ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Энтальпийная диаграмма P-i для аммиака 29

ПРИЛОЖЕНИЕ 11.Технические характеристики воздушных

конденсаторов РПС 30

ПРИЛОЖЕНИЕ 12.Технические характеристики

воздухоохладителей РПС 30

ПРИЛОЖЕНИЕ 13.Техническая характеристика аммиачного

кожухотрубного горизонтального испарителя 30

ПРИЛОЖЕНИЕ 14.Сортамент труб для холодильных установок 31

ПРИЛОЖЕНИЕ 15.Исходные данные для контрольного расчета

компрессора и трубопроводов на компьютере 31

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курсовая работа охватывает вопросы расчета теплотехнических показателей ограждения кузова пассажирских и изотермических вагонов, теплотехнического расчета вагонов и определения холодопроизводительности холодильных машин, а также другие вопросы, являющиеся основной частью процесса изучения дисциплины «Энергохолодильные системы вагонов и их ремонт».

Цель работы – приобретение навыков расчета систем кондиционирования воздуха, расчета параметров рабочего процесса холодильного оборудования и подбора агрегатов, а также развитие навыков самостоятельного решения вопросов ремонта холодильного и энергетического оборудования.

Для выполнения курсовой работы студенту выдается вариант задания, содержащий необходимые исходные данные.

Пояснительная записка выполненной курсовой работы включает последовательно (все листы нумеруются) аннотацию, исходные данные, введение, основные разделы работы, индивидуальное задание и список использованных источников. К пояснительной записке прикрепляется графическая часть (1 лист).

В пояснительной записке должны быть приведены расчеты по всем разделам задания. Необходимо включать схемы, диаграммы, рисунки и другие материалы, поясняющие текстовую часть. Величины, входящие в формулы, поясняют, приводят их размерность. Информация, принимаемая в расчетах, обязательно должна иметь ссылку на использованный источник. Особое внимание необходимо обратить на применение в расчетах одной системы единиц.

Содержание разделов курсовой работы основывается на результатах изучения дисциплины «Энергохолодильные системы вагонов и их ремонт» по материалам лекций, практических занятий, лабораторных работ, а также на самостоятельном изучении студентами рекомендуемых источников и дополнительной литературы.

Пояснительную записку следует писать чернилами разборчивым почерком или печатать на принтере. Названия разделов в содержании и в тексте должны быть одинаковы и написаны прописными буквами. Сокращать слова в тексте не следует, допускаются лишь общепринятые сокращения технических терминов.

АННОТАЦИЯ

В аннотации сообщается о рассмотренных в работе вопросах, объеме в рукописных листах, наличии графического материала, количестве использованных источников.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В исходных данных приводится информация, необходимая для выполнения расчетов по основным разделам работы, а также указывается номер варианта и тема индивидуального задания (Приложения 1 и 2).

Исходные данные для выполнения курсовой работы оформляются в виде таблицы (для рефрижераторного вагона – таблица 1; для пассажирского вагона – таблица 2).

Таблица 1

Исходные данные (вариант № )

№ п/п	Наименование параметра	Задание
1.	Тип вагона
2.	Грузоподъемность вагона, т
3.	Количество грузовых помещений, обслуживаемых двумя холодильными машинами
4.	Температура наружного воздуха, 0С
5.	Относительная влажность наружного воздуха, %
6.	Состояние груза перед погрузкой
7.	Номер варианта индивидуального задания и название темы

Таблица 2

Исходные данные (вариант № )

№ п/п	Наименование параметра	Задание
1.	Тип вагона
2.	Количество мест для пассажиров
3.	Температура наружного воздуха, 0С
5.	Относительная влажность наружного воздуха, %
6.	Номер варианта индивидуального задания и название темы

Линейные размеры различных типов грузовых вагонов даны в Приложении 6.

В индивидуальном задании разрабатывается один из вопросов, связанных с ремонтом и техническим обслуживанием систем кондиционирования воздуха пассажирских вагонов либо холодильных установок РПС.

Параметры воздуха в грузовом помещении РПС выбирают (Приложение 3) в зависимости от состояния груза перед погрузкой в соответствии с заданием по рекомендациям [14]. Для всех случаев принимают относительную влажность φ_в=90%.

Параметры воздуха в помещениях пассажирского вагона должны обеспечивать условия комфорта пассажиров и регламентированы ГОСТами. К ним относятся:

1. температура воздуха внутри вагона

t_в=22÷26 ⁰С (расчетная 24 ⁰С) летом;

t_в=18÷22 ⁰С (расчетная 20 ⁰С) зимой; неравномерность температуры не более 3⁰С по вагону;

2. относительная влажность воздуха внутри вагона φ_в=40÷60% (летом ≤ 70%, зимой ≥ 30%);

3. скорость движения воздуха в зонах размещения пассажиров 0,15 м/с <W_в<0,3 м/с (расчетная 0,25 м/с);

4. количество подаваемого в вагон наружного воздуха, приходящееся на одного пассажира составляет не менее 25 м³/ч летом и не менее 20 м³/ч зимой;

5. предельно допустимая концентрация углекислого газа по объему не более 0,1%;

6. предельно допустимое содержание пыли не более 1 мг/м³.

ВВЕДЕНИЕ

Во введении кратко освещаются сведения о назначении вагона, его энергохолодильного оборудования и его возможных режимах работы.

1. Расчет приведенного коэффициента теплопередачи

ОГРАЖДЕНИЯ КУЗОВА ВАГОНА

Основным показателем теплотехнических качеств ограждения кузова пассажирского или изотермического вагона является приведенный коэффициент теплопередачи. Его величина является интегральной характеристикой вагона в целом и зависит от конструкции элементов кузова (крыша, пол, боковые и торцовые стены, окна), свойств изоляционных и строительных материалов, условий эксплуатации. Для тепловой изоляции ограждения кузова вагона следует выбирать высокоэффективные материалы с малыми коэффициентами теплопроводности, плохо впитывающие влагу, стойкие к механическим повреждениям и т.д.

При вычислении коэффициентов теплопередачи каждый элемент ограждения кузова принимают как многослойную плоскопараллельную стенку и используют соответствующую формулу.

Вначале определяют значения фактических коэффициентов теплопередачи каждого i-го элемента ограждения кузова, характеризующих теплотехническое состояние нового вагона по формуле

, Вт/м²К (1)

где α_н – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности вагона, Вт/м²К;

для пассажирских вагонов принимают α_нпасс=65÷67 Вт/м²К [1, с.30] для всех элементов;

для изотермических вагонов

, Вт/м²К (2)

а=9 Вт/м²К – коэффициент, учитывающий лучистый теплообмен (лето);

W – скорость движения вагона, км/ч;

L₁ – длина огражденной части вагона, м;

Можно принимать =73÷75 Вт/м²К;

δ_ij – толщина j-го слоя i-го элемента ограждения, м. Значения толщин принимают по справочникам, чертежам;

λ_ij – коэффициент теплопроводности материала j-го слоя i-го элемента ограждения, Вт/м К. Значения величин принимают по [1, с.28; 2, с.86] и др.

n – количество слоев в конструкции i-го элемента;

α_вi– коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности i-го элемента ограждения, Вт/м² К;

для пассажирских вагонов принимают α_впасс=10 Вт/м² К [1, с.31] для всех элементов;

для изотермических вагонов принимают

= 9 Вт/м² К;

= 6 Вт/м² К;

=10 Вт/м² К (боковые и торцевые).

Значения округляют до второго знака после запятой.

Кузов вагона внутри имеет продольные и поперечные элементы жесткости, выполненные из металла. В местах их размещения возникают тепловые мостики, увеличивающие коэффициент теплопередачи ограждения. Во время эксплуатации вагона возможно появление зазоров между пакетами теплоизоляции, уплотнение слоев и т.д. Поэтому при выполнении курсовой работы эти обстоятельства следует учитывать увеличением значений коэффициентов до значений расчетных коэффициентов теплопередачи i-го элемента.

, Вт/м² К – для пассажирских вагонов;

Вт/м² К – для изотермических вагонов.

Значение приведенного коэффициента теплопередачи ограждения кузова вагона определяют по формуле

, Вт/м² К (3)

где F_i – площадь поверхности i-го элемента ограждения, м²;

m – количество элементов ограждения.

В соответствии с ГОСТ 12406-79 должны выполнятся условия К_пр≤1,11 Вт/м² К (для пассажирских вагонов) и К_пр≤0,36 Вт/м² К (для изотермических вагонов), что рекомендовано в [3, с.177].